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第一章走近生命科学1、生命科学发展简史：(1)中国古代生命科学成就：诗经、齐民要术、本草纲目(2)西方古代生命科学成就：17世纪显微镜的发明，使生命科学的研究进入细胞水平；瑞典博物学家林耐创立了“生物分类法则”；德国科学家施莱登和施旺提出了细胞学说；1838年英国科学家达尔文提出了进化论；奥地利遗传学奠基人孟德尔用豌豆作为实验材料提出了遗传的两个规律和美国遗传学家摩尔根提出了遗传的第三个规律。(3)近代和现代生命科学发展---目前生命科学的研究向着微观和宏观两个方向同时发展宏观：生态学的兴起，综合探讨个体与群体、生物与环境间的相互关系。微观：1953年美国沃森和英国克里克提出DNA双螺旋结构分子模型，标志着生命科学进入分子水平我国科学家首次合成结晶牛胰岛素、酵母丙氨酸转移核糖核酸1997年克隆羊“多利”的诞生1999年成功分离人体胚胎干细胞—世界十大科学成就之首人类基因组计划，被誉为生命科学“阿波罗登月计划”。（1990年开始，参与国：美、英、日、德、法、中六国；我国加入时间1999年9月，任务1%，即3号染色体3000万个碱基对的测序工作。目标：测定人类DNA的20亿碱基对的序列，识别人类基因及其在染色体上的位置；全部工作于2003年完成）(4)研究方法：在生命科学发展的早期，主要采用了描述法和比较法，近代和现代主要是实验法2、展望生命科学新世纪：(1)后基因组学：研究内容…(2)转基因技术：提高产量、改善品质、增强抗逆性(3)基因治疗：如血友病、地中海贫血、关节炎、心血管病、艾滋病等(4)生物多样性保护：是保护地球生态系统的重点(5)脑科学：脑科学三大目标---认识脑、保护脑、创造脑，我国科学家于2001年10月加入“人类脑计划”3、生命科学的概念：生命科学是以生命为研究对象的科学和技术的总称，它是研究生命活动及其规律的科学，并涉及到医学、农学、健康、环境等领域。4、生命科学探究的基本步骤学习或生活实践提出疑问假设设计实验实施实验分析数据得出结论解答疑问新的疑问进一步探究第2章生命的物质基础一、构成生物体的无机化合物---水和无机盐1．水1.1含量：约70%，是组成生物体中含量最多的化合物1.2存在形式：自由水和结合水（4.5%）1.3作用：细胞的液体环境；绝大多数生物化学反应的介质；帮助运送物质；调节体温、保持体温恒定；作为溶剂；细胞的组成成分。1.4分析课本18页表2-1，结论：同种生物不同器官的含水量不同，一般代谢越旺盛器官含水量越多分析课本18页表2-2，结论：不同种类生物的含水量不同，含水量多少与生物的生存环境有关2．无机盐2.1存在形式：大多离子状态2.2含量：1%2.3作用：参与组成生物体内的重要化合物，如Fe是血红蛋白的重要组成成分，Ca是构成骨骼、牙齿的重要成分，Mg是叶绿素分子必需的成分；参与生物体的代谢活动和内环境的稳定。（酸碱度、渗透压）2.4缺乏症状：……二、构成生物体的有机化合物---糖类、脂质、蛋白质、核酸、维生素1．糖类1.1通式：人们将符合化学通式（CH2O）n的物质称为糖类1.2元素组成：C、H、O1.3作用：维持生命活动所需能量的主要来源；组成生物体结构的基本原料1.4种类和比较：单糖、双糖和多糖单糖双糖多糖动物六碳糖：葡萄糖(细胞内主要能源物质)、果糖(植)五碳糖：核糖、脱氧核糖—组成RNA、DNA重要成分乳糖肝糖原、肌糖原植物蔗糖麦芽糖淀粉(植物体内糖的储存形式)纤维素(植物细胞壁的主要成份)糖原：动物体内糖的储存形式，是贮能物质。血糖低时，肝糖原分解为葡萄糖补充血液中的血糖；血糖高时，则合成肝糖原和肌糖原储存。2．脂质：最常见的脂质——脂肪、磷脂、胆固醇特性：不溶于水而易溶于乙醚、氯仿、苯等有机溶剂2.1脂肪的元素组成：C、H、O2.2脂肪的基本单位：甘油和脂肪酸，饱和脂肪酸(含C-C，动物脂肪)和不饱和脂肪酸(含C=C，植物油)2.3脂肪的功能：更好的储能物质（1克脂肪产能37.6KJ是1克葡萄糖产能16.4KJ的2倍多）；减少热量散失，维持恒定体温；保护内脏器官，缓冲外界作用力；作为脂溶性维生素的溶剂。2.4磷脂的功能和结构：是组成细胞膜的结构大分子，由亲水性头部和疏水性尾部组成，在水环境中排(元素：CHONP)列成微团状或磷脂双层分子膜，并用简图表示(见右图)：2.5胆固醇：正常人体约含150克，主要在神经系统、肝肾肠等内脏和皮肤脂肪内。2.6胆固醇的作用：组成细胞膜结构的重要成分；机体合成某些激素(雄激素、雌激素、肾上腺皮质激素)和维生素D等物质的原料。所以有调节人体的生长发育和代谢的重要生理功能。2.7胆固醇过高症：血液中胆固醇含量偏高与心血管疾病的发生是明显相关的，如动脉粥样硬化4．核酸：4.1组成单位：核苷酸(脱氧核苷酸和核糖核苷酸两种)4.2元素组成：C、H、O、N、P4.3核酸的种类：DNA（脱氧核糖核酸）、RNA（核糖核酸）4.4DNA与RNA的区别：种类全称基本单位单体(核苷酸)组成分布场所DNA脱氧核糖核酸脱氧核苷酸1磷酸+1脱氧核糖+1含氮碱基(A、G、T、C)主要在细胞核RNA核糖核酸核糖核苷酸1磷酸+1核糖+1含氮碱基(A、G、U、C)主要在细胞质4.5组成核酸的含氮碱基共5种；核苷酸共8种。4.6核酸的功能：细胞内携带遗传信息的物质5．维生素5.1概念：是生物的生长和代谢所必需的微量有机化合物5.2缺乏症：缺VB1—脚气病，缺VC—坏血病，VA--夜盲症，VD--佝偻病5.3预防：膳食多样化5.4种类：脂溶性维生素：只溶于脂肪，不溶于水，在体内可储存，有维生素A、D、E、K四种。水溶性维生素：只溶于水，不溶于脂肪，在体内很少储存，有VB1、B2、B6、B12、VC、VPP、叶酸等实验部分实验1.1显微镜的结构和使用及细胞的观察和测量1．显微镜的结构名称详见教材11页图1-7有机械部分、照明部分和光学部分(目镜和物镜)组成。2．调节光亮度的装置：反光镜、光圈、聚光器3．显微镜放大倍数的计算：目镜倍数×物镜倍数；显微镜下只是对细胞的长度和宽度进行放大。4．放大倍数与视野亮度、细胞数目和体积关系：放大倍数越大，视野越暗，细胞数目越少，体积越大。5．物像移动方向与玻片移动方向的关系：移动方向相反，因为物像是倒像；6．不同放大倍数下细胞数目的变化：关键看是直径上，还是整个视野7．高倍镜使用的三个步骤：(1)低倍镜下将需进一步放大的物像移到视野正中央；(2)转动转换器，使高倍镜到位；(3)适当开大光圈，并调节细调节器，使物象清晰。8．用目镜测微尺测量细胞大小=细胞所占小格数×每格长度(100倍：每格7μm；400倍：每格1.75μm)3．蛋白质3.1概念：是由氨基酸为单体组成的大分子化合物。3.2元素组成：C、H、O、N3.3基本单位：氨基酸（通式：特点：至少有一个氨基、一个羧基；并且有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。种类：约20种，分成必需氨基酸和非必需氨基酸）3.4多肽的形成：方式--脱水缩合；肽键氨基－NH2羧基－COOH氨基酸数目nnn肽链数目12…x脱水数目n-1n-2…n-x肽键数目n-1n-2…n-x多肽化合物的命名（有几个氨基酸构成即几肽，注意大写）氨基酸数目（n）、肽链的数目（x）、肽键数目、脱去水分子数目的相互关系肽链的特点(一端是氨基、一端是羧基，即一个多肽分子上至少有一个氨基和一个羧基)3.5蛋白质多样性的原因：构成肽链的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，以及肽链构成蛋白质的空间结构不同。3.6蛋白质的功能：3.6.1是细胞膜、细胞质、肌肉、皮肤、毛发等机体构造的主要成分；3.6.2形成酶、抗体、激素、血红蛋白等必需的原料；3.6.3作为能量供机体利用。每克蛋白质在体内氧化可产生13.72KJ能量。第3章生命的结构基础一、细胞膜1．细胞膜的结构：(见下面细胞膜模式图)1.1主要成份：磷脂分子和蛋白质分子。此外还有少量多糖，动物细胞膜上还有少量胆固醇。1.2基本骨架：磷脂双分子层1.3蛋白质分布：覆盖、镶嵌、贯穿在磷脂双分子层间，多糖分别与蛋白质和磷脂结合成糖蛋白和糖脂1.4细胞膜内外侧的判断：有多糖链的一侧是外侧1.5细胞膜的结构特点：一定的流动性（半流动性），与大分子物质进出细胞有关，如白细胞吞噬病菌1.6细胞膜的功能：(1)保护细胞内部，维持相对稳定的细胞内部环境；(2)调节和控制物质进出细胞；(3)完成细胞与周围环境的信息交流。1.7糖蛋白作用：与细胞识别有关2．物质通过细胞膜的方式：2.1扩散：离子、分子和微小的颗粒由浓度较高的区域向浓度较低的区域运动，这种运动叫做扩散。2.2渗透：水分子通过细胞膜的扩散。其原理是由：单位体积内由水分子多的向水分子少的方向扩散。2.3物质通过细胞膜的方式(小分子物质和大分子物质)形式特征被动运输主动运输胞吞和胞吐(大分子)自由扩散协助扩散方向高浓度→低浓度高浓度→低浓度低→高细胞内←→细胞外载体不需要需要需要不需要能量不消耗不消耗消耗消耗举例气体小分子(O2、CO2)、甘油、脂肪酸、乙醇等血浆中葡萄糖进入红细胞小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等白细胞吞噬病菌胰岛细胞分泌胰岛素2.4主动运输的意义：主动运输是物质进出活细胞的主要方式，能够保证细胞按照生命活动的需要，主动地选择性吸收所需要的营养物质，排出对细胞有害的物质。2.5细胞膜的功能特点：选择透过性前提：活细胞2.6大分子物质进出细胞：胞吞和胞吐，利用了细胞膜的半流动性；如白细胞吞噬病菌，变形虫摄食和排遗等3．细胞膜对信息的接受：激素能与细胞膜上特殊的蛋白质受体结合，从而可改变细胞内的一系列化学反应。并且细胞膜上有各种各样的受体，可接受不同的信息。二、细胞核和细胞器：1．细胞核：1.1组成：核膜（双层，上有核孔，是大分子物质进出细胞核的通道）；核仁（与核糖体形成有关）；核基质（含蛋白质、酶、无机盐、水等营养物质，是细胞核内进行各种代谢活动的场所）染色质：主要由DNA和蛋白质组成，能被苏木精、洋红等碱性染料染成深色。1.2染色体与染色质之间的关系：细胞中同种物质不同时期的两种形态1.3功能：细胞核是储存遗传物质的场所，是细胞生长、发育、分裂增殖的调控中心。2．细胞壁2.1植物细胞壁的主要成份：纤维素和果胶2.2植物细胞壁的功能：维持细胞形状和保护细胞内部的作用2.3植物细胞壁的特点：全透性(溶质大分子和小分子都能通过)3．细胞质：指细胞膜以内、细胞核以外的整个区域的一切结构和物质，分细胞质基质和细胞器两部分。3.1细胞质基质：含水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质、氨基酸、核苷酸、ATP等，为细胞代谢提供各种原料和反应场所。3.2细胞器的分类、分布、结构和作用：细胞器主要存在结构和作用双层膜线粒体动植物细胞外膜光滑，内膜向内折叠形成嵴。细胞有氧呼吸的主要场所叶绿体植物细胞由双层膜、基粒、基质组成。进行光合作用的场所单层膜大液泡植物细胞细胞液含水、无机盐等，具有一定浓度。与细胞渗透有关高尔基体动植物细胞起储存、加工和转运物质的作用内质网动植物细胞蛋白质的加工、运输以及脂质的代谢有关溶酶体动物细胞可消化进入细胞内的异物及衰老无用的细胞器碎片无膜核糖体动植物细胞由RNA和蛋白质构成。是合成蛋白质的场所中心体动物细胞由两个垂直排列的中心粒组成。与细胞有丝分裂和染色体分离密切相关4．动植物细胞的区别：植物细胞有细胞壁和叶绿体、大液泡；而动物细胞无上述结构但有中心体、溶酶体等细胞器。5．显微结构与亚显微结构：5.1显微结构：光学显微镜下观察到的结构（液泡、叶绿体、细胞壁、细胞核）5.2亚显微结构：电镜下观察到的结构(如细胞膜结构、线粒体、内质网、核糖体、高尔基体、中心体、溶酶体、核孔、核仁等)6．原核细胞和真核细胞：主要区别--是否有成形的细胞核真核细胞原核细胞细胞核有成形细胞核无成形细胞核，但有一拟核染色质每个DNA分子与蛋白质形成染色质一个DNA分子，裸露细胞器有各种复杂的细胞器只有核糖体，无其他细胞器细胞大小较大，10～50μm较小，1～10μm代表生物植物、动物、真菌(酵母菌、霉菌、食用真菌)蓝藻(颤藻)、细菌、支原体、衣原体、放